JPH0414319B2 - - Google Patents

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JPH0414319B2
JPH0414319B2 JP59059031A JP5903184A JPH0414319B2 JP H0414319 B2 JPH0414319 B2 JP H0414319B2 JP 59059031 A JP59059031 A JP 59059031A JP 5903184 A JP5903184 A JP 5903184A JP H0414319 B2 JPH0414319 B2 JP H0414319B2
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JP
Japan
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liquid metal
capture
fuel pin
capture member
damage
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JP59059031A
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Japanese (ja)
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JPS60202392A (en
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Takuhiko Sakai
Jiro Niitome
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高速増殖炉(以下、「FBR」と称
す)における燃料ピン破損の規模を正確に推定で
きるようにした燃料ピン破損検出方法およびその
方法を実施する装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention provides a fuel pin breakage detection method that enables accurate estimation of the scale of fuel pin breakage in a fast breeder reactor (hereinafter referred to as "FBR"), and its method. It relates to an apparatus for carrying out the method.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

原子炉はその安全性を充分考慮して、炉心に装
荷されている燃料ピンの使用可能時間を制限して
運転されているが、万一、その燃料ピンが運転中
に破損すると、冷却材の流れに変化を与え、核燃
料集合体ひいては炉心の熱的バランス等がくず
れ、原子炉運転に支障をきたす可能性がある。し
たがつて、何らかの手段で燃料ピンが破損したか
否かを常に監視する必要がある。
Nuclear reactors are operated with sufficient safety in mind and the usable time of the fuel pins loaded in the reactor core is limited. However, in the unlikely event that a fuel pin breaks during operation, the coolant will be depleted. This may change the flow, disrupting the thermal balance of the nuclear fuel assembly and even the reactor core, and potentially interfering with reactor operation. Therefore, it is necessary to constantly monitor whether or not the fuel pin is damaged by some means.

ところで、FBRにおいては、万一、運転中に
燃料ピンが破損した場合には、燃料ピン内部で生
成された核分裂生成物(以下、「FP」と略記す
る)が冷却材である液体ナトリウム中に放出され
ることになる。このFPは殆んどが放射性物質で
あり、その性質上、希ガスFP(Kr、Xe等)と、
揮発性FP(Br、Rb、Te、I、Cs等)と、不揮発
性FP(Sr、Y、Zr、Ru、Ba、La、Ce等)とに
大別される。この現象を利用し、従来FBRにお
ける燃料ピン破損の検出には、前述のFPのうち
Br、I等の一部の揮発性FPの核種が放出する遅
発中性子(DN)を検出するDN検出法や、冷却
材中に放出された後、カバーガス中に移行した希
ガスFPが放出するγ線をγ線検出器で検出する
方法や、また希ガスFPの放射壊変で生成される
Rb、Cs等のイオン性核種を電気的に捕集してそ
の核種の放出するβ線を検出するプレシピテータ
法等が採用されている。そして、これらの検出法
で、燃料ピンが破損していることが判つた時点
で、FBRの運転を停止し、破損燃料を交換すれ
ば良いことになる。
By the way, in the case of an FBR, if the fuel pin is damaged during operation, the fission products (hereinafter abbreviated as "FP") generated inside the fuel pin will be released into the liquid sodium coolant. It will be released. Most of these FPs are radioactive substances, and due to their nature, rare gas FPs (Kr, Xe, etc.)
It is broadly classified into volatile FP (Br, Rb, Te, I, Cs, etc.) and non-volatile FP (Sr, Y, Zr, Ru, Ba, La, Ce, etc.). Utilizing this phenomenon, one of the above-mentioned FPs can be used to detect fuel pin breakage in conventional FBRs.
The DN detection method detects delayed neutrons (DN) emitted by some volatile FP nuclides such as Br and I, and the rare gas FP released into the cover gas after being released into the coolant. A method for detecting gamma rays produced by a gamma ray detector, and a method for detecting gamma rays produced by radioactive decay of rare gas FP.
The precipitator method, which electrically collects ionic nuclides such as Rb and Cs and detects the β rays emitted by those nuclides, has been adopted. Using these detection methods, when it is determined that the fuel pin is damaged, the FBR operation can be stopped and the damaged fuel replaced.

しかしながら、上述した従来の検出方法にあつ
ては次のような問題があつた。
However, the conventional detection method described above has the following problems.

すなわち、燃料ピンの破損にも程度の差があ
り、小はピンホールが生じた状態から、大は被覆
管が溶融した状態まである。一般に、燃料ピンに
ピンホールのような小さな破損が生じた場合には
希ガスおよび揮発性のFPが放出されるのみであ
るが、破損の規模が大きくなると、破損部から冷
却材がピン内に侵入し、燃料と直接触媒したり、
あるいは燃料の一部がピン破損部からピンの外側
の冷却材流路に飛び出して冷却材と直接接触した
りして、冷却材に殆んど溶解度をもたない不揮発
性FPまでもが冷却材中に放出される。そして、
ピンホール程度の破損の場合には、冷却材の流れ
に変化を与えることなく、その熱的影響が少ない
ことからして、破損がそれ以上に拡大化しない場
合が多い。
In other words, there are different degrees of damage to the fuel pin, ranging from a small case in which a pinhole has occurred to a large case in which the cladding has melted. Generally, if a fuel pin has a small break like a pinhole, only rare gases and volatile FP will be released, but if the break becomes large enough, coolant will leak into the pin from the break. invade and catalyze directly with fuel,
Alternatively, some of the fuel may jump out from the pin breakage into the coolant flow path outside the pin and come into direct contact with the coolant, causing even non-volatile FP, which has almost no solubility in the coolant, to be absorbed into the coolant. released inside. and,
In the case of damage to the size of a pinhole, the damage often does not become more extensive because it does not change the flow of the coolant and has little thermal effect.

しかるに、従来の検出方法では、破損の規模に
殆んど関係なく放出される希ガスおよび揮発性の
FPの放射線を燃料破損の検出に利用しているの
で、燃料破損が検出されたときには破損規模に拘
らず炉をスクラムし、破損燃料の交換等の手間の
かかる作業が必要であつた。もちろん、原子炉
は、燃料破損のない状態で運転されることが望ま
しいが、万一小規模な燃料破損が生じ、冷却材中
に希ガスおよび揮発性のFPが放出された場合で
も、これらのFPは短半減期の核種が多く、また
カバーガス系に移行し易く、カバーガス系の排ガ
ス処理系で放射性のFPを分離することができる
ので、放射性物質の環境への放出はない。したが
つて、原子炉運転の経済性から考えると、ピンホ
ール程度の小規模な破損の場合には、原子炉の運
転を継続することが望ましいといえる。むしろ、
原子炉の運転にとつて重大な場合は、燃料ピンの
大規模な破損によりプラント内に沈着し易い不揮
発性FPが冷却材中に放出され、プラントが汚染
を受ける場合であり、このときには破損燃料の交
換が必要である。したがつて、燃料破損の規模を
適確に推定でき、多大な手間と長時間に亘る炉の
停止による経済的に不利な破損燃料の交換が必要
かどうかを適確に判断できる燃料破損検出方法の
出現が望まれているのが実情である。
However, traditional detection methods detect noble gases and volatile
Since FP radiation is used to detect fuel damage, when fuel damage is detected, it is necessary to scram the reactor and replace the damaged fuel, which is a time-consuming process regardless of the scale of the damage. Of course, it is desirable for a nuclear reactor to operate without fuel damage, but even if a small-scale fuel failure occurs and rare gases and volatile FP are released into the coolant, these FP has many nuclides with short half-lives and is easily transferred to the cover gas system, and radioactive FP can be separated in the exhaust gas treatment system of the cover gas system, so no radioactive substances are released into the environment. Therefore, considering the economic efficiency of nuclear reactor operation, it is desirable to continue operating the reactor in the case of small-scale damage such as a pinhole. Rather,
A serious case for the operation of a nuclear reactor is when a large-scale failure of a fuel pin releases non-volatile FP, which tends to be deposited inside the plant, into the coolant, contaminating the plant. Replacement is required. Therefore, there is a fuel damage detection method that can accurately estimate the scale of fuel damage and accurately determine whether or not it is necessary to replace the damaged fuel, which is economically disadvantageous due to a large amount of effort and prolonged shutdown of the reactor. The reality is that it is hoped that the emergence of

そこで、このような要望に対処して冷却材中に
放出された不揮発性FPの放射線量を検出するこ
とによつて燃料ピンの破損規模を推定することが
考えられる。しかし、FBRでは、通常、冷却材
であるナトリウム中に、炉心付近で高密度の中性
子照射を受けて強い放射能を有する 24Naが多量
に存在している。このため、ナトリウム中の不揮
発性FPの放射能は、この 24Naの放射能に埋も
れてしまい、正確な検出がほとんどできないとい
う不具合があつた。
Therefore, in response to such a request, it may be possible to estimate the scale of fuel pin damage by detecting the radiation dose of nonvolatile FP released into the coolant. However, in FBRs, the sodium coolant normally contains a large amount of 24 Na, which has strong radioactivity after being irradiated with high-density neutrons near the reactor core. For this reason, the radioactivity of nonvolatile FP in sodium was buried under the radioactivity of 24 Na, resulting in a problem that accurate detection was almost impossible.

〔本発明の目的〕[Object of the present invention]

本発明は、このような事情に基づきなされたも
のであり、その目的とするところは、原子炉の運
転になんら支障をきたすことなく、燃料ピン破損
の規模を正確に推定でき、原子炉の運転の継続可
能性、破損燃料の交換必要性の的確な判断に寄与
することができ、もつて経済性に優れた原子炉の
運転に寄与できる燃料ピン破損検出方法およびそ
の方法を実施する装置を提供することにある。
The present invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to accurately estimate the scale of fuel pin damage without causing any hindrance to the operation of the nuclear reactor, and to improve the operation of the nuclear reactor. Provides a method for detecting fuel pin damage, which can contribute to accurate judgment of the continuity of nuclear reactors, the necessity of replacing damaged fuel, and the operation of a nuclear reactor with excellent economic efficiency, and a device for implementing the method. It's about doing.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明に係る検出方法では、原子炉の炉心を通
つた液体金属冷却材の一部を主として不揮発性
FPを捕獲する捕獲部材の収容された捕獲装置内
に通流させた後、上記捕獲部材と上記液体金属冷
却材とを分離させ、しかる後に上記捕獲部材に捕
獲されている不揮発性FPが放出する放射線量を
測定することにより燃料ピンの破損の規模を推定
するようにしたことを特徴としている。
In the detection method according to the present invention, a portion of the liquid metal coolant passing through the core of a nuclear reactor is primarily non-volatile.
After passing the flow through a capture device containing a capture member that captures FP, the capture member and the liquid metal coolant are separated, and then the non-volatile FP captured by the capture member is released. The system is characterized by estimating the scale of fuel pin damage by measuring the radiation dose.

すなわち、本発明は、液体金属中に放出された
不揮発性FPが特定の部材に吸着され易いという
事実に着目し、上記部材に不揮発性FPを捕獲さ
せるとともに、この部材から液体金属を分離した
後、この部材に捕獲されている不揮発性FPから
放出される放射線量を測定するようにしたもので
ある。
That is, the present invention focuses on the fact that non-volatile FP released into liquid metal is easily adsorbed by a specific member, and allows the member to capture non-volatile FP, and after separating the liquid metal from this member. , the amount of radiation emitted from the nonvolatile FP captured in this member is measured.

また、本発明に係る検出装置は、液体金属を一
次冷却材とする原子炉の一次冷却材循環路に設け
られたバイパス流路と、このバイパス流路に直列
に介挿されるとともに内部に主として不揮発性
FPを捕獲する捕獲部材を収容してなる捕獲装置
と、この捕獲装置内に前記液体金属を所定時間通
流させる手段と、この手段によつて前記液体金属
が通流した後に上記捕獲装置内に残つている上記
液体金属と前記捕獲部材とを分離させる手段と、
この手段によつて前記液体金属から分離された前
記捕獲部材に捕獲されている不揮発性FPが放出
する放射線量を測定する手段とを具備し、上記放
射線量から燃料ピンの破損の規模を推定するよう
にしたことを特徴としている。
Further, the detection device according to the present invention is installed in a bypass flow path provided in a primary coolant circulation path of a nuclear reactor that uses liquid metal as a primary coolant, and is inserted in series with this bypass flow path, and mainly contains non-volatile metal. sex
a capture device that accommodates a capture member that captures FP; a means for causing the liquid metal to flow through the capture device for a predetermined period of time; means for separating the remaining liquid metal from the capture member;
and means for measuring the radiation dose emitted by the non-volatile FP captured in the capture member separated from the liquid metal by this means, and estimating the scale of damage to the fuel pin from the radiation dose. It is characterized by the fact that

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る検出方法では、燃料ピンの破損規
模がピンホール程度を越えたときに、燃料ピンか
ら冷却材である液体金属中へ混入し、しかも冷却
材には殆ど溶解度を持たず、そのうえ半減期の長
い不揮発性のFPを検出対象としている。実際の
検出に際しては、炉心を通つた液体金属冷却材の
一部を主として不揮発性のFPを捕獲する捕獲部
材の収容された捕獲装置内に所定時間通流させて
いるので、捕獲装置内の捕獲部材に不揮発性FP
を濃縮蓄積させることができる。そして、その後
に、捕獲部材と液体金属とを分離させ、この状態
で蓄積された不揮発性FPが放出する放射線量を
測定するようにしているので、たとえば 24Naな
どのバツクグランドの影響を受けることなく不揮
発性FPからの放射線量を高感度に測定すること
ができ、液体金属中の不揮発性FPの量を高精度
に推定することができる。しかも、この方法で
は、半減期の長い不揮発性のFPを検出対象とし
ているので、炉心から漏洩してくる中性子の影響
が少ない場所で放射線量を測定できる。
In the detection method according to the present invention, when the scale of damage to the fuel pin exceeds the size of a pinhole, the fuel pin mixes into the liquid metal that is the coolant, has almost no solubility in the coolant, and is reduced by half. The detection target is non-volatile FP with a long shelf life. During actual detection, a portion of the liquid metal coolant that has passed through the reactor core is passed through a capture device containing a capture member that primarily captures non-volatile FPs for a predetermined period of time. Non-volatile FP material
can be concentrated and accumulated. After that, the capture member and the liquid metal are separated and the amount of radiation emitted by the accumulated non-volatile FP is measured in this state, so it is not affected by the background such as 24 Na. It is possible to measure the radiation dose from non-volatile FP with high sensitivity and estimate the amount of non-volatile FP in liquid metal with high accuracy. Furthermore, since this method detects non-volatile FPs with a long half-life, it is possible to measure radiation doses in locations where there is little influence from neutrons leaking from the reactor core.

したがつて、この検出方法では、原子炉の運転
に何等影響を与えることなしに、燃料ピンの破損
規模を正確に検知することができるので、原子炉
のスクラムする回数を低減することができ、安全
性を損なわない状態で原子炉運転の経済性を高め
ることができる。
Therefore, with this detection method, the scale of damage to the fuel pin can be accurately detected without affecting the operation of the reactor, so the number of times the reactor is scrammed can be reduced. The economic efficiency of nuclear reactor operation can be improved without compromising safety.

また、本発明に係る検出装置では、上述した機
能を完全に自動化することが可能となるので、原
子炉のより効率的な運転に寄与できる。
Further, the detection device according to the present invention can completely automate the above-mentioned functions, so it can contribute to more efficient operation of the nuclear reactor.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図面を参照し、本発明の実施例について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例を適用した
FBRプラントを模式的に示す図であり、図中1
は原子炉容器である。この原子炉容器1の内部に
は炉心2が収容さている。この炉心2は原子炉主
容器1の内部に収容された液体ナトリウムQによ
つて冷却されている。原子炉容器1の内部の上部
と下部とは一次冷却系配管3によつて連通されて
おり、この一次冷却系配管3を介して液体ナトリ
ウムQを炉心2の上部から炉心2の下部へ移動さ
せるようにしている。一次冷却系配管3には、液
体ナトリウムQの熱を放出させるための中間熱交
換器4と、液体ナトリウムQを循環させるための
ポンプ5とが設けられている。なお、図中Rは液
体ナトリウムQの上部空間に充填されたカバーガ
スである。
FIG. 1 shows a case where the first embodiment of the present invention is applied.
This is a diagram schematically showing an FBR plant, and 1 in the diagram.
is the reactor vessel. A reactor core 2 is housed inside this reactor vessel 1 . This reactor core 2 is cooled by liquid sodium Q contained inside the reactor main vessel 1. The upper and lower parts of the inside of the reactor vessel 1 are communicated by a primary cooling system piping 3, and liquid sodium Q is transferred from the upper part of the reactor core 2 to the lower part of the reactor core 2 via this primary cooling system piping 3. That's what I do. The primary cooling system piping 3 is provided with an intermediate heat exchanger 4 for discharging the heat of the liquid sodium Q, and a pump 5 for circulating the liquid sodium Q. Note that R in the figure is a cover gas filled in the upper space of the liquid sodium Q.

原子炉容器1から中間熱交換器4に至る出口側
の一次冷却系配管3には、バイパス流路6が設け
られている。そして、このバイパス流路6には、
FP検出系7が設置されている。
A bypass passage 6 is provided in the primary cooling system piping 3 on the outlet side from the reactor vessel 1 to the intermediate heat exchanger 4 . In this bypass flow path 6,
An FP detection system 7 is installed.

FP検出系7は、具体的には第2図に示す如く、
不揮発性FP検出系として構成されている。
Specifically, the FP detection system 7 is as shown in FIG.
It is configured as a non-volatile FP detection system.

すなわち、バイパス流路6には、FP捕獲装置
11が設けられている。このFP捕獲装置11は、
例えば鉛等の遮蔽体で覆われたステンレス鋼性の
管等から構成され、液体ナトリウムQを内部に通
流させる過程で、液体ナトリウムQ中に含まれる
不揮発性FPを上記FP捕獲装置11の内面に沈着
させるようにしたものである。
That is, the bypass channel 6 is provided with the FP capture device 11. This FP capture device 11 is
For example, it is composed of a stainless steel pipe covered with a shielding material such as lead, and in the process of flowing liquid sodium Q inside, the non-volatile FP contained in the liquid sodium Q is removed from the inner surface of the FP capture device 11. It was designed to be deposited in

FP捕獲装置11の上流側のバイパス流路6a
および下流側のバイパス流路6bには、それぞれ
弁12および13が設けられている。また、弁1
3が設けられた下流側のバイパス流路6bには、
FP捕獲装置11の内部に液体ナトリウムQを循
環させるためのポンプ14が設けられている。
Bypass channel 6a on the upstream side of the FP capture device 11
Valves 12 and 13 are provided in the downstream side bypass flow path 6b, respectively. Also, valve 1
In the downstream bypass flow path 6b where 3 is provided,
A pump 14 for circulating liquid sodium Q is provided inside the FP capture device 11.

FP捕獲装置11の上流側は、弁15を介して
液体ナトリウムを貯溜するタンク16と連通して
いる。一方、FP捕獲装置11の下流側は、弁1
7を介して内部に例えばアルゴンガス、窒素ガス
等のカバーガスSが充填されたガスボンベ18と
連通するとともに、弁19を介して真空ポンプ2
0と接続されている。
The upstream side of the FP capture device 11 communicates via a valve 15 with a tank 16 that stores liquid sodium. On the other hand, on the downstream side of the FP capture device 11, the valve 1
It communicates with a gas cylinder 18 filled with a cover gas S such as argon gas or nitrogen gas through a valve 19, and a vacuum pump 2 through a valve 19.
Connected to 0.

なお、FP捕獲装置11の近傍には、例えば外
部を鉛等で覆われ、FP捕獲装置11内に残溜す
る放射性物質からのγ線を検出するγ線検出器2
1が設置されている。
In addition, in the vicinity of the FP capture device 11, there is a gamma ray detector 2, which is covered with lead or the like on the outside and detects gamma rays from radioactive substances remaining inside the FP capture device 11.
1 is installed.

このように構成された不揮発性FP検出系7の
動作について説明する。
The operation of the nonvolatile FP detection system 7 configured as described above will be explained.

いま、原子炉の一次冷却系配管3には液体ナト
リウムQが循環されているものとする。この状態
で炉心2の内部に収容された図示しない燃料ピン
が破損すると、液体ナトリウムQ内には前述した
希ガスFP、揮発性FPが放出される他、その破損
が大規模になると不揮発性FPが放出される。そ
して、これらのFPは液体ナトリウムQの移動に
伴なつて一次冷却系配管3内を循環する。
It is now assumed that liquid sodium Q is being circulated through the primary cooling system piping 3 of the nuclear reactor. If a fuel pin (not shown) housed inside the core 2 is damaged in this state, the above-mentioned rare gas FP and volatile FP will be released into the liquid sodium Q, and if the damage becomes large-scale, non-volatile FP will be released. is released. These FPs circulate within the primary cooling system piping 3 as the liquid sodium Q moves.

バイパス流路6の弁12,13を開放してポン
プ14を作動させると、バイパス流路6内に液体
ナトリウムQが流入する。これにより、FP捕獲
装置11の内部を液体ナトリウムQが通流する。
液体ナトリウムQに不揮発性FPが含有されてい
る場合には、液体ナトリウムQを所定時間通流さ
せると、FP捕獲装置11の内部に不揮発性FPが
沈着する。この沈着の量は、液体ナトリウム中に
不揮発性FPが含有する量に応じた量、すなわち
燃料ピン破損の規模に応じた量となる。
When the valves 12 and 13 of the bypass passage 6 are opened and the pump 14 is operated, liquid sodium Q flows into the bypass passage 6. As a result, liquid sodium Q flows through the inside of the FP capture device 11.
When the liquid sodium Q contains nonvolatile FP, the nonvolatile FP is deposited inside the FP capture device 11 by flowing the liquid sodium Q for a predetermined period of time. The amount of this deposit depends on the amount of non-volatile FP contained in the liquid sodium, that is, the amount that depends on the scale of the fuel pin breakage.

所定時間経過後、弁12,13を閉じるととも
に弁15,17を開放し、ガスボンベ18の内部
に充填されたカバーガスSをFP捕獲装置11内
へ供給する。この結果、FP捕獲装置11の内部
に収容された液体ナトリウムQはタンク16内に
排出される。したがつて、FP捕獲装置11の内
部には、前述したように不揮発性FPのみが残留
する。そこで、この残留した不揮発性FPから放
出されるγ線の量をγ線検出器21によつて測定
する。
After a predetermined period of time has elapsed, the valves 12 and 13 are closed and the valves 15 and 17 are opened, and the cover gas S filled in the gas cylinder 18 is supplied into the FP capture device 11. As a result, the liquid sodium Q contained within the FP capture device 11 is discharged into the tank 16. Therefore, only non-volatile FP remains inside the FP capture device 11, as described above. Therefore, the amount of gamma rays emitted from this remaining nonvolatile FP is measured by the gamma ray detector 21.

測定が終了したら、弁15,17を閉じ、弁1
9を開放して真空ポンプ20を作動させる。これ
により、FP捕獲装置11の内部に充填されたカ
バーガスSは真空排気され、図示しない排ガス処
理系へ導かれる。この排気の終了後、弁19を閉
じ、弁12,13を再び開放してFP捕獲装置1
1に液体ナトリウムQを導入する。
When the measurement is completed, close valves 15 and 17, and close valve 1.
9 is opened to operate the vacuum pump 20. As a result, the cover gas S filled inside the FP capture device 11 is evacuated and guided to an exhaust gas treatment system (not shown). After this exhaustion is finished, the valve 19 is closed, the valves 12 and 13 are opened again, and the FP capture device 1 is closed.
Liquid sodium Q is introduced into 1.

以上の手順を繰り返すことによつて、略実時間
で不揮発性FPの検出を行うことができる。
By repeating the above procedure, nonvolatile FP can be detected in substantially real time.

尚、FPのナトリウム中での挙動で、Sr、Ba等
の不揮発性FPはステンレス配管に非常に沈着し
易く、そして、この沈着の速度は、ナトリウムの
温度が高いほど大きいため、この不揮発性FP検
出系7を、液体ナトリウムQの温度が高い原子炉
の出口側の一次冷却系配管3に設置し、FP捕獲
装置11にステンレス鋼製の管を用いている。こ
のため、液体ナトリウムQの中に不揮発性FPが
含有されている場合には、FP捕獲装置11の内
面に速やかにかつ効率良く不揮発性FPが沈着す
る。そして、この場合には、半減期の長い不揮発
性FPを検出対象としているので、炉心からの放
射能の影響を受けない位置に不揮発性FP検出系
7を配置でき、しかも 24Naの放射能を含んだナ
トリウムをタンク16内に排出させるようにして
いるので、FP捕獲装置11には燃料ピンの破損
規模を最も忠実に知らせる不揮発性FPのみから
放出されるγ線を、非常に高い精度で測定するこ
とができる。
Due to the behavior of FP in sodium, non-volatile FP such as Sr and Ba are very likely to deposit on stainless steel piping, and the rate of this deposition increases as the temperature of sodium increases. The detection system 7 is installed in the primary cooling system piping 3 on the exit side of the reactor where the temperature of the liquid sodium Q is high, and the FP capture device 11 is made of stainless steel. Therefore, when nonvolatile FP is contained in the liquid sodium Q, the nonvolatile FP is quickly and efficiently deposited on the inner surface of the FP capture device 11. In this case, since the detection target is non-volatile FP with a long half-life, the non-volatile FP detection system 7 can be placed in a position that is not affected by the radioactivity from the reactor core. Since the sodium contained therein is discharged into the tank 16, the FP capture device 11 can measure the gamma rays emitted only from non-volatile FP, which most faithfully indicates the scale of damage to the fuel pin, with extremely high precision. can do.

また、このγ線の検出方法としては、
1428.3keVのγ線を放出する 94Srを検出するの
が、最も優れている。この場合、ナトリウム中に
含有され、かつステンレス表面に沈着する放射性
腐食生成物(以下、「CP」と呼ぶ)の 54Mnや
60Coの放出するγ線エネルギよりも 94Srから放
出されるγ線のエネルギの方が充分に高いため、
CPのγ線のコンプトンによる妨害を受けること
なく極めて高感度の測定が可能である。なお、上
94Srの他にも、 91Sr、 92Sr、 93Sr、 101Tc、
141Ba、 142Ba、 143Ba、 140La、 142La等のγ
線を検出するように構成してもよい。
In addition, as a method for detecting this gamma ray,
The best method is to detect 94 Sr, which emits 1428.3 keV gamma rays. In this case, 54 Mn and radioactive corrosion products (hereinafter referred to as "CP") contained in sodium and deposited on the stainless steel surface.
The energy of the γ-rays emitted from 94 Sr is sufficiently higher than that of 60 Co, so
Extremely sensitive measurements of CP gamma rays are possible without interference from Compton. In addition to the above 94 Sr, 91 Sr, 92 Sr, 93 Sr, 101 Tc,
γ of 141 Ba, 142 Ba, 143 Ba, 140 La, 142 La, etc.
It may be configured to detect lines.

〔発明の他の実施例〕[Other embodiments of the invention]

なお、上記不揮発性FP検出系は次のように構
成するようにしてもよい。
Note that the nonvolatile FP detection system may be configured as follows.

すなわち、第3図は本発明の第2の実施例に係
る不揮発性FP検出系を示す図である。
That is, FIG. 3 is a diagram showing a nonvolatile FP detection system according to a second embodiment of the present invention.

この例においては、バイパス流路6に複数の
FP捕獲装置31,32,33,34,…を並列
接続し、弁41a,41b,42a,42b,4
3a,43b,44a,44b,…の開閉動作に
より、これらFP捕獲装置31,32,…に液体
ナトリウムQを順次通流させ、前述した実施例の
手順を各FP捕獲装置について連続的に行なうよ
うにしている。
In this example, there are a plurality of
FP capture devices 31, 32, 33, 34, ... are connected in parallel, and valves 41a, 41b, 42a, 42b, 4
By opening and closing operations of 3a, 43b, 44a, 44b,..., liquid sodium Q is made to flow through these FP capture devices 31, 32,... sequentially, and the procedure of the above-mentioned embodiment is performed continuously for each FP capture device. I have to.

このような測定を行なえば、燃料ピンの破損状
況を連続的に監視することができる。
By performing such measurements, it is possible to continuously monitor the state of damage to the fuel pin.

第4図は、本発明の第3の実施例に係るFP検
出系を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an FP detection system according to a third embodiment of the present invention.

すなわち、バイパス流路6a,6b間に、設け
られた不揮発性FP捕獲装置46は、図示しない
鉛などの遮蔽体で囲まれたタンク47と、このタ
ンク47の内部に収容されたFP捕獲部材52と、
上記タンク47の外部から連結棒53を介して前
記FP捕獲部材52を上下に駆動する駆動装置5
4とで構成されている。タンク47の内部には、
バイパス流路6aからタンク47に導入され、バ
イパス流路6bに排出される液体ナトリウムQが
収容されている。この液体ナトリウムQは自由液
面Xを有しており、タンク47の内部の自由液面
Xの上部にはカバーガスSが充填されている。こ
のカバーガスSは、弁48を介在させた配管49
を介してタンク47の内外に給・排気できるよう
になつている。FP捕獲部材52は、たとえばス
テンレスの焼結体で形成され、タンク47の内部
に存在する液体ナトリウムQに浸漬されている。
このFP捕獲部材52は、タンク47内部に液体
ナトリウムQを所定時間通流させた後、連結棒5
3を介して駆動装置54により自由液面X上に引
上げられる。FP捕獲部材52が引上げられた際
のFP捕獲部材に対向するタンク47の外部位置
には、前述したγ線検出器21が設置されてい
る。
That is, the non-volatile FP capture device 46 provided between the bypass channels 6a and 6b includes a tank 47 surrounded by a shielding material such as lead (not shown), and an FP capture member 52 housed inside this tank 47. and,
A drive device 5 that drives the FP capture member 52 up and down from the outside of the tank 47 via a connecting rod 53
It consists of 4. Inside the tank 47,
Liquid sodium Q is contained therein, which is introduced into the tank 47 from the bypass channel 6a and discharged into the bypass channel 6b. This liquid sodium Q has a free liquid level X, and a cover gas S is filled above the free liquid level X inside the tank 47 . This cover gas S is supplied to a pipe 49 with a valve 48 interposed therebetween.
It is possible to supply and exhaust air into and out of the tank 47 via the tank 47. The FP capture member 52 is formed of, for example, a sintered body of stainless steel, and is immersed in liquid sodium Q present inside the tank 47.
This FP capturing member 52 is connected to the connecting rod 5 after allowing liquid sodium Q to flow inside the tank 47 for a predetermined period of time.
3 above the free liquid level X by the drive device 54. The aforementioned gamma ray detector 21 is installed at an external position of the tank 47 facing the FP capturing member 52 when it is pulled up.

このような構成であつても、前述と同様に不揮
発性FPから放出されるγ線を高い精度で検出で
きる。
Even with such a configuration, it is possible to detect gamma rays emitted from the nonvolatile FP with high precision as described above.

第5図は、上述した第3の実施例におけるFP
捕獲部材52、連結棒53および駆動装置54を
複数台設置したFP捕獲装置55を備えた第4の
実施例に係る不揮発性FP検出系を示す図である。
FIG. 5 shows the FP in the third embodiment described above.
FIG. 7 is a diagram showing a nonvolatile FP detection system according to a fourth embodiment, which includes an FP capture device 55 in which a plurality of capture members 52, connecting rods 53, and drive devices 54 are installed.

このような構成であれば、FP捕獲部材52を、
駆動装置54によつて択一的に引上げることによ
つて、燃料ピン破損の連続的な監視が可能化でき
る。
With such a configuration, the FP capture member 52 can be
Alternative lifting by drive 54 allows continuous monitoring of fuel pin failures.

第6図および第7図は、本発明の第5の実施例
に係る不揮発性FP検出系を示す図である。
6 and 7 are diagrams showing a nonvolatile FP detection system according to a fifth embodiment of the present invention.

すなわち、この例において、FP捕獲装置60
は、複数のFP捕獲部材61を可撓性のベルト6
2を介して輪状に連結してなる輪状体63と、こ
の輪状体63を装着して駆動するためカバーガス
Sの内部に設置された滑車64と、同じく液体ナ
トリウムQに浸漬された滑車65とで構成されて
いる。輪状体63のベルト62は、第7図に示す
ように、縦割の孔62aを有している。滑車64
は、その外周に径方向に延びる複数の駆動棒66
を有し、この駆動棒66をベルト62の孔62a
内面に引掛けて回転することによつて、上記輪状
体63を駆動するようにしている。なお、γ線検
出器21の設置位置については、前述した第3の
実施例と同様である。
That is, in this example, the FP capture device 60
, a plurality of FP capture members 61 are connected to a flexible belt 6
2, a pulley 64 installed inside the cover gas S to attach and drive the ring 63, and a pulley 65 similarly immersed in liquid sodium Q. It consists of The belt 62 of the ring-shaped body 63 has vertical holes 62a, as shown in FIG. pulley 64
has a plurality of drive rods 66 extending radially around its outer periphery.
This driving rod 66 is inserted into the hole 62a of the belt 62.
The annular body 63 is driven by being hooked onto the inner surface and rotated. Note that the installation position of the γ-ray detector 21 is the same as in the third embodiment described above.

このような構成の不揮発性FP検出系は、図示
しないモータに連結された滑車64を一定の角速
度で回転させることによつて、FP捕獲部材61
に捕獲されたFPの連続的な監視が可能である。
The non-volatile FP detection system having such a configuration detects the FP capture member 61 by rotating the pulley 64 connected to a motor (not shown) at a constant angular velocity.
Continuous monitoring of captured FPs is possible.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above.

たとえば、FP捕獲装置にFP捕獲部材としてス
テンレス鋼材に限らず、Ni系金属等、他の金属
を用いるようにしてもよい。
For example, the FP capturing member in the FP capturing device is not limited to stainless steel, but may be made of other metals such as Ni-based metals.

また、本発明の検出方法は、時に液体金属冷却
材から放出されるγ線の量が捕獲部材に捕獲され
たFPからのγ線の量が小さい範囲であれば、FP
捕獲部材と液体金属冷却材とを完全に分離させず
に、多少残量があつても、その捕獲量を測定でき
る程度であれば、FP捕獲部材から放出される放
射線を冷却材を含めて測定するようにしてもよ
い。この場合でも、FP捕獲部材にはFPが濃縮蓄
積させるので、精度のよい測定が可能である。さ
らには、本発明の検出方法と、従来のDN検出
法、γ線検出法、プレシピテータ法等による検出
方法とを併用すれば、燃料ピンの小規模破壊から
大規模破壊までの検出が行なえることになる。こ
の場合、揮発性FPを検出系には、FP捕獲部材と
して、たとえばCsの吸着性が高い、グラフアイト
等の炭素を主体とする物質を用いればよい。特に
網目状ガラス状の炭素は、ナトリウムとの接触面
積が大きく、かつ単位体積当りの放射性Csの吸着
料が高いので捕獲部材として最適である。
In addition, the detection method of the present invention sometimes detects the FP if the amount of γ-rays emitted from the liquid metal coolant is within a range where the amount of γ-rays from the FP captured by the capture member is small.
Even if there is some remaining amount without completely separating the capture member and liquid metal coolant, as long as the captured amount can be measured, the radiation emitted from the FP capture member including the coolant can be measured. You may also do so. Even in this case, since FP is concentrated and accumulated in the FP capture member, accurate measurement is possible. Furthermore, if the detection method of the present invention is used in combination with conventional detection methods such as the DN detection method, the γ-ray detection method, and the precipitator method, it is possible to detect everything from small-scale fractures to large-scale fractures of fuel pins. become. In this case, in the volatile FP detection system, a carbon-based substance such as graphite, which has a high C s adsorption property, may be used as the FP capturing member. In particular, reticulated glass-like carbon has a large contact area with sodium and has a high adsorption capacity for radioactive C s per unit volume, so it is most suitable as a trapping member.

また、上述した実施例では、液体金属冷却材と
して液体ナトリウムを用いた原子炉について説明
したが、たとえばナトリウムカリウムなど他の液
体金属を用いた原子炉にも本発明を適用可能であ
る。
Further, in the above embodiments, a nuclear reactor using liquid sodium as the liquid metal coolant was described, but the present invention can also be applied to a nuclear reactor using other liquid metals such as sodium potassium.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係るFBRプ
ラントを模式的に示した図、第2図は同プラント
におけるFP検出系を示すフローシート図、第3
図は本発明の第2の実施例に係るFP検出系を示
すフローシート図、第4図は本発明の第3の実施
例に係るFP検出系を示すフローシート図、第5
図は本発明の第4の実施例に係るFP検出系を示
すフローシート図、第6図は本発明の第5の実施
例に係るFP検出系を示すフローシート図、第7
図は同実施例における輪状体の一部を示す側面図
である。 1……原子炉容器、2……炉心、3……一次冷
却系配管、4……中間熱交換器、5,14……ポ
ンプ、6……バイパス流路、7……不揮発性FP
検出系、11,31〜34,46,55,60…
…FP捕獲装置、12,13,15,17,19,
41a〜44a,41b〜44b,48……弁、
16,47……タンク、18……ガスボンベ、2
0……真空ポンプ、21……γ線検出器、52,
61……FP捕獲部材、53……連結棒、54…
…駆動装置、62……ベルト、63……輪状体、
64,65……滑車、Q……液体ナトリウム、
R,S……カバーガス、X……自由液面。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the FBR plant according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow sheet diagram showing the FP detection system in the plant, and FIG.
FIG. 4 is a flow sheet diagram showing an FP detection system according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a flow sheet diagram showing an FP detection system according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a flow sheet diagram showing an FP detection system according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 6 is a flow sheet diagram showing an FP detection system according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a side view showing a part of the annular body in the same embodiment. 1...Reactor vessel, 2...Reactor core, 3...Primary cooling system piping, 4...Intermediate heat exchanger, 5, 14...Pump, 6...Bypass passage, 7...Nonvolatile FP
Detection system, 11, 31 to 34, 46, 55, 60...
...FP capture device, 12, 13, 15, 17, 19,
41a to 44a, 41b to 44b, 48... valve,
16,47...tank, 18...gas cylinder, 2
0... Vacuum pump, 21... γ-ray detector, 52,
61...FP capture member, 53...connecting rod, 54...
... Drive device, 62 ... Belt, 63 ... Ring-shaped body,
64,65...pulley, Q...liquid sodium,
R, S...cover gas, X...free liquid level.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 原子炉の炉心を通つた液体金属冷却材の一部
を主として不揮発性分裂生成物を捕獲する捕獲部
材の収容された捕獲装置内に通流させた後、上記
捕獲部材と上記液体金属冷却材とを分離させ、し
かる後に上記捕獲部材に捕獲されている不揮発性
核分裂生成物が放出する放射線量を測定すること
により燃料ピンの破損の規模を推定するようにし
たことを特徴とする燃料ピン破損検出方法。 2 液体金属を一次冷却材とする原子炉の一次冷
却材循環路に設けられたバイパス流路と、このバ
イパス流路に直列に介挿されるとともに内部に主
として不揮発性核分裂生成物を捕獲する捕獲部材
を収容してなる捕獲装置と、この捕獲装置内に前
記液体金属を所定時間通流させる手段と、この手
段によつて前記液体金属が通流した後に上記捕獲
装置内に残つている上記液体金属と前記捕獲部材
とを分離させる手段と、この手段によつて前記液
体金属から分離された前記捕獲部材に捕獲されて
いる不揮発性核分裂生成物が放出する放射線量を
測定する手段とを具備し、上記放射線量から燃料
ピンの破損の規模を推定するようにしたことを特
徴とする燃料ピン破損検出装置。 3 前記捕獲部材と前記液体金属とを分離させる
手段は、前記捕獲装置の内部の前記液体金属を排
出する手段を含んでいることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の燃料ピン破損検出装置。 4 前記捕獲部材と前記液体金属とを分離させる
手段は、前記捕獲装置の内部の前記液体金属の自
由液面上に前記捕獲部材を引上げる手段を含んで
いることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の燃料ピン破損検出装置。 5 前記捕獲装置は前記バイパス流路に並列に複
数設けられており、前記液体金属を所定時間通流
させる手段は上記各捕獲装置に順次液体金属を通
流させるものであることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の燃料ピン破損検出装置。 6 前記捕獲部材は、ステンレス鋼を素材とする
焼結体で構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の燃料ピン破損検出装置。
[Scope of Claims] 1. After passing a part of the liquid metal coolant that has passed through the core of a nuclear reactor through a capture device housing a capture member that primarily captures non-volatile fission products, the capture member and the liquid metal coolant, and then the scale of the damage to the fuel pin is estimated by measuring the amount of radiation released by the non-volatile fission products captured by the capture member. Features fuel pin damage detection method. 2. A bypass flow path provided in the primary coolant circulation path of a nuclear reactor that uses liquid metal as the primary coolant, and a capture member that is inserted in series with this bypass flow path and captures mainly non-volatile fission products inside. a capture device containing a liquid metal; a means for causing the liquid metal to flow through the capture device for a predetermined period of time; and means for separating the non-volatile fission products from the liquid metal and captured by the capture member, A fuel pin damage detection device characterized in that the scale of damage to the fuel pin is estimated from the radiation dose. 3. Fuel pin breakage detection according to claim 2, wherein the means for separating the capture member and the liquid metal includes means for discharging the liquid metal inside the capture device. Device. 4. The means for separating the capture member and the liquid metal includes means for raising the capture member above a free surface of the liquid metal inside the capture device. The fuel pin breakage detection device according to item 2. 5. A patent characterized in that a plurality of the trapping devices are provided in parallel in the bypass channel, and the means for flowing the liquid metal for a predetermined period of time causes the liquid metal to flow through each of the trapping devices in sequence. A fuel pin breakage detection device according to claim 2. 6. The fuel pin breakage detection device according to claim 2, wherein the capture member is made of a sintered body made of stainless steel.
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